CAF-EGSB-SBR组合工艺应用于植物油脂废水处理

乔大磊，黄玉兵

（1.安徽省纺织工业设计院，合肥 230001；2.合肥蓝翔环保科技有限公司，合肥 230002）

CAF-EGSB-SBR组合工艺应用于植物油脂废水处理

乔大磊1，黄玉兵2

（1.安徽省纺织工业设计院，合肥 230001；2.合肥蓝翔环保科技有限公司，合肥 230002）

针对植物油脂废水有机物、悬浮物以及植物油浓度高，水质波动大，水力冲击负荷强等特点，采用CAF－EGSB－SBR组合工艺处理。分析了该工艺的系统协调性和调试运行过程中出现的问题并提出了解决方法。工程实际运行结果表明，该工艺对CODCr、BOD5和SS去除率分别可达95.0%、95.3%、88.9%，出水水质可满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级标准的要求。

植物油脂废水；CAF；EGSB；SBR

1 工程概况

某植物油生产企业主要产品有国标一级和二级菜油、精炼棉油、高级烹饪调和油、色拉油等。废水主要来自油脂生产车间的浸出、物理和化学精炼过程中的连续碱炼、水化、酸化、中和、脱胶、脱臭、脱色、水洗、过滤等工序，以及生活污水与地表冲洗废水。植物油脂废水具有有机物、悬浮物以及植物油浓度高，水质波动大，水力冲击负荷强等特点。据当地环保要求，企业排出水须达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级标准。采用涡凹气浮（CAF）－厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）－序批式活性污泥法（SBR）组合工艺处理该植物油生产企业废水，出水水质满足GB 8978—1996三级标准后，排入市政污水管网。

2 工程设计

2.1 设计水质、水量

该企业生产废水排放水量平均为50 m3／d。废水中除含有高浓度油脂外，还含有磷脂、皂角等有机物以及酸、碱、盐和固体悬浮物，CODCr和BOD5的质量浓度非常高，峰值达到10 000 mg／L和5 500 mg／L，属高浓度有机废水。废水水质及排放标准见表1。

2.2 工艺选择

油脂废水处理技术目前较为成熟，工艺主体路线一般为隔油、气浮、生物处理［1］，但油脂废水由于生产工艺不同，其水质特征差异很大，必须考虑工艺组合的可靠性和经济性，工艺选择的合理性决定了处理效果的稳定性和工程经济性。工艺中的隔油池油泥、气浮浮渣及生物处理系统的剩余活性污泥处理费用占整个工艺费用的比例较大，减少此部分处理费用，将是提高废水处理工程经济性的重要措施。解决这个问题需从两方面着手，一是前处理选取产泥量少的物理化学工艺，如气浮替代混凝沉淀；二是生物处理方面选用产泥量少的生物膜法或SBR法，并前置厌氧工艺，加强污泥自身的氧化。

表1 设计进水水质及排放标准Tab.1 Design influent water quality and revelant discharge standand

针对该废水特点，本工程确定采用CAF－EGSBSBR组合处理工艺，其主体工艺仍为厌氧与好氧相结合的处理方式，工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment

生产废水经收集后自流进入格栅井，通过格栅分离出较大的漂浮物和杂质后进入隔油池，隔除部分浮油后进入调节池，池中设潜水搅拌机，实现均质均量的同时，防止杂质沉降，均质废水由提升泵经由管式混合器送入CAF装置，气浮装置中设有在线pH计自动控制酸碱的投加，在管式混合器中加入适量NaOH／HCl、PAC、PAM，经充分反应后进一步分离废水中不易沉淀的悬浮物和油脂，气浮出水自流进入预酸化池中，废水在该池中进行预酸化，预酸化池中设潜水搅拌机搅拌均化水质，同时投加NaHCO3保持一定的碱度（pH＝7.5～8.5）和通过蒸汽加热系统维持最适温度（30～39℃）。经预处理后的废水由配水泵送入EGSB反应器进行厌氧消化，在反应器内经三相分离器实现固－液－气三相分离，厌氧消化出水经回流水罐自流至SBR池进行好氧生化处理，部分出水由泵回流至EGSB配水口，以降低进水负荷对厌氧的冲击，同时增加碱度及水温。SBR池设有在线DO监测装置，实时监控曝气池溶解氧含量，废水经好氧生化处理后上清液通过滗水器达标排放。隔油池浮油清捞拌煤焚烧，气浮浮渣、沉淀物排入污泥浓缩池中，EGSB及SBR池中剩余活性污泥排入污泥池中充分混合，混合均匀后由污泥泵送入箱式压滤机进行脱水，脱水后污泥外运处置。污泥浓缩池上清液回流至调节池。

2.3 主要处理构筑物及设备参数

（1）格栅井。尺寸为1 000 mm×500 mm×1 500 mm，地下钢砼结构，设置人工格栅1台，栅距20 mm。

（2）隔油池。尺寸为2500mm×1000mm×3500 mm，地下钢砼结构，HRT为3.6h，设置污泥泵1台。

（3）调节池。尺寸为3000mm×3000mm×3500 mm，地下钢砼结构，HRT为13.0 h，内置潜水搅拌机1台，提升泵2台，浮球液位计2套。

（4）事故池。尺寸为3000mm×3000mm×3500 mm，地下钢砼结构，设置提升泵1台，浮球液位计2套。

（5）CAF装置。尺寸为2 500 mm×1 200 mm× 1 500 mm，内置在线pH计、曝气机、刮沫机、螺旋输送器、控制柜等，前端设置DN 50 mm管式混合器。

（6）预酸化池。尺寸为4 000 mm×2 000 mm× 3 500 mm，地下钢砼结构，HRT为11.5 h，设计容积负荷为15.0 kg［CODCr］／（m3·d）。内置潜水搅拌机1台，提升泵2台，浮球液位计2套，在线pH 计1台，蒸汽加热系统1套。

（7）EGSB反应器。尺寸为Ф2000mm×10000 mm，地上钢制结构，HRT为15.0 h，设计容积负荷为8.0 kg［CODCr］／（m3·d）。内置布水系统1套；三相分离器1套；集水系统1套；排泥、排渣系统1套；取样系统，1套；进水电磁流量计1套。

（8）SBR生化池。2座切换运行，运行周期为12.0 h，其中进水2.0 h，曝气8.0 h，沉淀1.0 h，滗水1.0 h，尺寸为5 000 mm×4 000 mm×4 500 mm，半地上钢砼结构，内置鼓风机2台，曝气装置1套，滗水器1套，污泥泵1台。

3 工艺调试运行

整个工程调试的关键在于EGSB和SBR池的启动运行效果。

3.1 EGSB调试启动

EGSB调试启动可分为接种驯化、提高负荷和连续稳定运行3个阶段［2］。接种污泥取自附近污水处理厂剩余污泥。接种驯化阶段先进水至反应器体积的1／3，然后投加污泥，静置2 d，使污泥适应后开始间隔进水，且间隔时间由小变大，水量控制在0.5～1.0 m3／h，pH值控制在6.5～8.0，反应器内温度波动不大于3℃，此时反应池负荷为0.5～1.0 kg［CODCr］／（m3·d）。当反应器负荷上升到2.0～4.0 kg［CODCr］／（m3·d）时，洗出污泥量增大，颗粒污泥开始形成。从接种驯化到此阶段一般需要20～40 d时间，此时容积负荷大约为设计负荷的50%。从50%提高到全负荷运行，采用逐步增加进料数量和缩短进料间隔时间来实现，主要依靠测定挥发性脂肪酸（VFA），并控制其质量浓度不大于500 mg／L。当VFA的质量浓度超过500～1 000 mg／L时，厌氧反应器呈现酸化状态，超过1 000 mg／L表明已经酸化，需立即停止进料，进行菌种驯化。这个阶段需要20～40 d时间来完成。

3.2 SBR调试启动

活性污泥培养驯化的方法一般分为间歇投水培养、阶段培养、满载培养与接种培养。对于普通活性污泥法可以采用任一种方法均可达到活性污泥培养成熟的目的。但对于SBR，由于其运行程序化，自动化程度高，手动操作困难等原因［3］，该工艺不宜采用间歇投水培养法和阶段培养法。从而选用满载（连续操作式全流量）培养方法，即按照实际全流量进水培养。同时采用增加BOD5浓度（投加粪便污水使活性污泥尽快增殖），控制曝气量和曝气时间，既不同的进展阶段随着活性污泥的量和污泥活性的增强，调整曝气强度，在防止供氧不足的同时，更要注意污泥过氧化。

3.3 调试期间遇到的问题

调试期间，EGSB是否能够稳定运行关系到整个系统的成败，对调试过程中出现的问题总结如下：

（1）污泥生长过于缓慢。原因主要是营养与微量元素不足，进料预酸化程度过高，污泥负荷过低，此时应增加进液营养与微量元素浓度，减少预酸化程度，增加反应器负荷。

（2）颗粒污泥洗出。应增大污泥负荷以及内部水循环，以增大水对颗粒的剪切力，使得颗粒尺寸减小。

（3）絮状污泥和表面松散的颗粒污泥形成并洗出。应降低进液中的悬浮物浓度，降低预酸化程度，增强废水与污泥混合的强度。

（4）颗粒污泥破裂分散。产生的原因有多种，比如负荷或进液浓度的突变，预酸化程度突然增加，使产酸菌呈饥饿状态，过强的机械力作用等。应采用稀释进液，降低负荷和上流速度，以降低水流的剪切力对于污泥的影响。

4 运行处理效果分析

针对此类废水有机物及悬浮物浓度过高影响后续单元处理负荷的难点，采用前置CAF工艺，CAF是专门为去除工业和城市污水中的油脂、胶状物及固体悬浮物而设计的系统。石油类、固体悬浮物的去除率超过80%，BOD5及CODCr的去除率可达60%以上，而普通溶气气浮系统对BOD5及CODCr的去除率只能达35%左右［4］，因此，前置CAF可大大降低后续处理负荷。为了使EGSB充分发挥其厌氧降解的效果，在EGSB前设置了预酸化池，预酸化池内置生物填料，可以在池内培养出大量的水解酸化菌群，脂肪可被水解成短链的脂肪酸，蛋白质被降解成低级多肽结构，利用填料上生长的厌氧微生物实现废水的水解酸化，消除了脂肪及长链脂肪酸对后续EGSB中厌氧菌群的抑制作用，并使蛋白质及脂肪的水解产物在后续EGSB内有足够时间彻底降解，消除了污泥上浮的隐患，使得后续EGSB及SBR工艺得以稳定运行［5］。

4.1 工艺各阶段对CODCr的去除效果

为了考察该工艺各阶段对于有机污染物的去除效果，连续稳定运行过程中跟踪监测CODCr浓度，结果见图2。

图2 工艺各阶段对CODCr的去除效果Fig.2 Effect of each process stage on CODCrremoval

由图2可见，原水经预处理后，CAF段对CODCr的去除率平均为46.0%，平均出水CODCr的质量浓度为4198.2mg／L，自流进入预酸化池，预酸化池实际容积负荷为7.25 kg［CODCr］／（m3·d）。废水经预酸化后，EGSB对CODCr平均去除率达到72.0%，平均出水CODCr的质量浓度为1 176.7 mg／L，其实际容积负荷为6.65 kg［CODCr］／（m3·d）。SBR段的CODCr平均去除率为66.7%，平均出水CODCr的质量浓度为391.5mg／L。

4.2 系统对于各类污染物的去除效果

调试完成后，系统正式进入连续稳定运行状态，结果表明，系统处理效果良好，最终出水满足并优于GB8978—1996三级标准，具体指标见表2。

表2 各工艺阶段废水出水指标Tab.2 Indexes of effluent water from each process stage

5 工程经济与成本分析

工程总投资69.26万元，包括构筑物土建费用40万元及设备费用近30万元。工程运行费用包括：人工工资1.06元／m3，电耗1.50元／m3，药剂费0.68元／m3，则日常废水处理运行费用3.24元／m3。

6 结语

采用CAF－EGSB－SBR组合工艺处理植物油脂废水，系统稳定运行后各项出水水质指标完全满足GB 8978—1996三级标准，满足设计要求。

本工艺以EGSB和SBR为核心处理单元，与其它同类型处理工艺相比，在确保处理效果的同时，大大减少了占地面积。

系统稳定运行后，EGSB实际容积负荷为6.65 kg［CODCr］／（m3·d），预酸化池实际容积负荷为7.25 kg［CODCr］／（m3·d），均未达到设计值，说明还有减小池容降低土建费用的空间。

［1］刘精今，陈竹新.植物油脂废水处理工艺经济性分析［J］.江苏环境科技，2001，14（2）：21-22.

［2］胡纪萃.废水厌氧生物处理理论与技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

［3］张自杰.排水工程（下册）（第四版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000.

［4］邹茂荣，李长青，张苇.涡凹气浮（CAF）在石化废水处理中的应用［J］.工业用水与废水，2000，31（4）：34-35.

［5］陈威，施武斌，龚松，等.EGSB－A／O－MBR工艺处理规模化猪场废水［J］.给水排水，2014，40（3）：45-47.

Treatment of wastewater containing vegetable oil and fat by CAFEGSB-SBR combined process

QIAO Da－lei1，HUANG Yu－bing2
（1.Design Institute of Textile in Anhui Province,Hefei 230001,China; 2.Hefei Lanxiang Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Hefei 230002,China）

In view of the characteristics of wastewater containing vegetable oil and fat such as: high concentrations of organic matters,suspended solids and vegetable oil,great fluctuation of water quality,high hydraulic loading,and so on,a combined process of CAF-EGSB-SBR was adopted for its treatment.The existing problems of the said process during the system coordination and debugging were analyzed with the solution methods pointed out at the same time.The project running effect showed that,the removal rates of CODCr,BOD5and SS reached 95.0%,95.3% and 88.9% respectively,the effluent water quality could meet the specification for grade 3 in GB 8978—1996 Integrated Wastewater Discharge Standard.

wastewater containing vegetable oil and fat; CAF; EGSB; SBR

X703.1

B

1009－2455（2016）01－0066－04

乔大磊（1984－），男，安徽凤阳人，助理研究员，注册公用设备工程师（给水排水），硕士研究生，主要从事污水处理与建筑给排水工作，（电子信箱）65146712＠qq.com。

2015-10-28（修回稿）